廣州冷凍透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

冷凍電鏡技術(shù)的原理：冷凍電子顯微學(xué)解析生物大分子及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的中心是透射電鏡成像，其基本過程包括樣品制備、透射電鏡成像、圖像處理及結(jié)構(gòu)解析等幾個(gè)基本步驟。在透射電鏡成像中，電子槍產(chǎn)生的電子在高壓電場(chǎng)中被加速至亞光速并在高真空的顯微鏡內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的電子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理，透射電鏡中的一系列電磁透鏡對(duì)電子進(jìn)行匯聚，并對(duì)穿透樣品過程中與樣品發(fā)生相互作用的電子進(jìn)行聚焦成像以及放大，Z后在記錄介質(zhì)上形成樣品放大幾千倍至幾十萬倍的圖像，利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些放大的圖像進(jìn)行處理分析即可獲得樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)。冷凍電鏡技術(shù)，是在低溫下使用透射電子顯微鏡觀察樣品的顯微技術(shù)。廣州冷凍透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

冷凍電鏡技術(shù)：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和人類對(duì)于生命科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的不斷積累，藥物研發(fā)越來越走向理性化，包括法規(guī)體系的建立和優(yōu)化、藥品質(zhì)量控制模式的變遷走向QbD階段?；诮Y(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸成為藥物開發(fā)設(shè)計(jì)的主流，與此同時(shí)冷凍電鏡技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。冷凍電鏡單顆粒分析技術(shù)和微晶電子衍射技術(shù)不只能解析近原子分辨率的結(jié)構(gòu)，而且能解析傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)生物學(xué)無法解析的結(jié)構(gòu)，幫助確認(rèn)藥物靶點(diǎn)，拓展可用藥物靶點(diǎn)的研究范圍和完善基于靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)。冷凍電子斷層掃描技術(shù)在不久的未來可能提供細(xì)胞原位觀察藥物與靶點(diǎn)的作用。廣州冷凍透射電鏡技術(shù)平臺(tái)冷凍電鏡技術(shù)之冷凍蝕刻電子顯微鏡優(yōu)點(diǎn)：樣品經(jīng)冷凍斷裂蝕刻后，能夠觀察到不同劈裂面的微細(xì)結(jié)構(gòu)。

冷凍電子顯微鏡技術(shù)步驟之樣品制備：用于冷凍電鏡研究的生物樣品必須非常純凈。生物樣品是在高真空的條件下成像的，所以樣品的制備既要能夠保持本身的結(jié)構(gòu)又能抗脫水、電子輻射。現(xiàn)在普遍采用的方法是通過快速冷凍使含水樣品中的水處于玻璃態(tài)，也就是在親水的支持膜上將含水樣品包埋在一層較樣品略高的薄冰內(nèi)。冰的結(jié)構(gòu)多種多樣，包括六角形冰、立方體冰等，其物理狀態(tài)與冷凍速率有關(guān)。若要形成玻璃態(tài)(即無定形態(tài))的冰，需要冷凍速率達(dá)到每秒鐘104攝氏度。此時(shí)，冰的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)各向同性，不會(huì)因成像角度不同而導(dǎo)致圖像產(chǎn)生偏差。該方法有兩個(gè)步驟:一是將樣品在載網(wǎng)上形成一薄層水膜:二是將第步獲得的含水薄膜樣品快速冷凍。在多數(shù)情況下，用手工將載網(wǎng)迅速浸入液氮內(nèi)可使水冷凍成為玻璃態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)在于將樣品保持在接近生活狀態(tài)，不會(huì)因脫水而變形，同時(shí)可以減少輻射損傷。

冷凍電鏡技術(shù)的原理：透射電鏡成像過程中，電子束穿透樣品，將樣品的三維電勢(shì)密度分布函數(shù)沿著電子束的傳播方向投影至與傳播方向垂直的二維平面上。1968年，AronKlug發(fā)現(xiàn)ZX截面定理，提出可以通過三維物體不同角度的二維投影在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行三維重構(gòu)來解析獲得物體的三維結(jié)構(gòu)。根據(jù)這一原理，利用透射電鏡獲得生物樣品多個(gè)角度的放大電子顯微圖像，即有可能在計(jì)算機(jī)里重構(gòu)出它的三維空間結(jié)構(gòu)。在冷凍電子顯微學(xué)結(jié)構(gòu)解析的具體實(shí)踐中，依據(jù)不同生物樣品的性質(zhì)及特點(diǎn)，可以采取不同的顯微鏡成像及三維重構(gòu)方法。目前主要使用的幾種冷凍電子顯微學(xué)結(jié)構(gòu)解析方法包括：電子晶體學(xué)、單顆粒重構(gòu)技術(shù)、電子斷層掃描重構(gòu)技術(shù)等，它們分別針對(duì)不同的生物大分子復(fù)合體及亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析。冷凍電鏡技術(shù)使生物分子成像，變得更加簡(jiǎn)單，把生物化學(xué)帶入了一個(gè)新紀(jì)元。

冷凍電鏡技術(shù)是在20世紀(jì)70年代提出的，早在20世紀(jì)70年代科學(xué)家們就利用冷凍電鏡研究病毒分子的結(jié)構(gòu)，頭次提出了冷凍電鏡技術(shù)的原理、方法以及流程的概念。冷凍電鏡的發(fā)展：冷凍電鏡到底是什么?從上世紀(jì)70年代興起至今，冷凍電子顯微技術(shù)(cryo-EM)已經(jīng)跨越了40多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了冷凍制樣、單顆粒圖像分析和三維重構(gòu)算法等關(guān)鍵性技術(shù)的突破。通俗而言，冷凍電鏡就是在傳統(tǒng)透射電子顯微鏡之上，加上了低溫傳輸系統(tǒng)和冷凍防污染系統(tǒng)。冷凍電鏡技術(shù)之冷凍透射電鏡通常是在普通透射電鏡上加裝樣品冷凍設(shè)備。廣州冷凍透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

冷凍電鏡技術(shù)可以通過揭示細(xì)胞里發(fā)生的生命過程細(xì)節(jié)，幫助人們了解很多有意思的生物學(xué)現(xiàn)象。廣州冷凍透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

冷凍電鏡技術(shù)的儀器結(jié)構(gòu)：冷凍電子顯微鏡的儀器結(jié)構(gòu)與透射電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)相似，只是在進(jìn)樣之前搭載了液態(tài)乙烷罐與冷凍倉，保證在樣品快速冷凍后能夠即刻轉(zhuǎn)移至樣品倉內(nèi)。冷凍室：在實(shí)際操作中，向液態(tài)乙烷中投入樣品時(shí)，乙烷會(huì)在樣品周圍快速沸騰，形成絕緣氣態(tài)膜，減慢向低溫液體的熱傳遞，稱為萊頓弗羅斯效果好應(yīng)。因此要使厚度超過幾微米的樣品中的水以足夠高的冷卻速度產(chǎn)生非晶冰非常困難。冷凍室中加入旋轉(zhuǎn)葉片真空泵將冷凍劑泵入，可以提高冷卻速度。廣州冷凍透射電鏡技術(shù)平臺(tái)

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